1.概述
湿陷性黄土是指非饱和的结构不稳定的黄土,具有与一般黏性土有不同的特性,主要是具有大孔隙和湿陷性;在自然界,用肉眼可见土中有大孔隙;在一定压力下受水浸湿,土结构迅速破坏,并发生明显附加沉陷。
湿陷性黄土的成分和结构上的特点是:以石英和长石组成的粉状土为主,矿物亲水性较弱,粒度细而均一,连接虽然强但易溶于水,未经很好固结,结构疏松多孔。所以,黄土具有明显的遇水连接减弱、结构趋于紧密的倾向。湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。
湿陷性黄土的工程特性有:
(1)含水量低,一般w＝7%～20%。
(2)孔隙比大,一般e＞1.0。
(3)天然密度小,压实程度差,孔隙较大,孔隙率高。一般ρ＝1.40～1.70g/cm3。
(4)强度较高。尽管孔隙率较高,但仍具有中等抗压缩能力,抗剪强度高。最新堆积黄土(Q4)土质松软,强度低,压缩性高。
(5)塑性较弱。一般wL＝26%～32%,wp＝16%～20%,Ip＝7～13,属粉土和粉质黏土。
(6)透水性较强。由于大孔和垂直节理发育,故透水性比粒度成分相类似的一般黏性土要强得多,为中等透水性。
湿陷性黄土在我国分布较广,面积约为480000km2。按工程地质特征和湿陷性强弱程度,可将我国湿陷性黄土分为七个分区:①陇西地区;②陇东陕北地区;③关中地区;④山西地区;⑤河南地区;⑥冀鲁地区;⑦西部边缘地区。
我国《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025—2004),给出了我国湿陷性黄土工程地质分区略图。
2.湿陷发生的原因
(1)外因。由于修建水库、渠道蓄水渗漏,特别是建筑物本身的上、下水道漏水以及大量降雨渗入地下,引起黄土的湿陷。
(2)内因。黄土中含有多种可溶盐,如碳酸钠、碳酸镁、硫酸钠和氯化钠等物质,受水浸湿后被溶解,土中的胶结力大大减弱,使土粒容易发生位移而变形。同时,黄土受水浸湿,使固体土粒周围的薄膜水增厚,楔入颗粒之间,在压密过程中起润滑作用。这就是黄土湿陷的内在原因。
天然含水量和天然孔隙比是影响黄土湿陷性的主要物理性质指标。当其他条件相同时,黄土的天然孔隙比越大,湿陷性越强;反之亦然。黄土的湿陷性随其天然含水量的增加而减小;当含水量相同时,黄土的湿陷性将随浸湿程度的增加而增大。
在给定天然孔隙比和天然含水量的情况下,黄土的湿陷性将随压力的增加而增大,但当压力增加到某种程度后,湿陷性却又随着压力的增加而减小。
3.影响黄土湿陷性的因素
黄土中胶结物含量大,黏粒含量多,则黄土结构致密、湿陷性弱;反之,结构疏松、强度低、湿陷性强。此外,对于黄土中的盐类,如以难溶的碳酸钙为主,则湿陷性弱;而以其他碳酸盐、硫酸盐和氯化物等易溶盐为主,则湿陷性强。
黄土的湿陷性与孔隙比和含水量大小有关。天然孔隙比e越大、天然含水量ω越小,湿陷性越强。饱和度Sr≥80%的黄土,称为饱和黄土,其湿陷性已退化。在天然含水量相同时,黄土的湿陷变形随湿度的增加而增大。
黄土的湿陷性还与外加压力有关,外加压力大,湿陷性越大。
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